“節(jié)能型”注塑機的特性及其技術原理

摘 要:隨著能源問題日益受到重視，尤其是我國近些時候循環(huán)經(jīng)濟理念得提出，節(jié)約能源變得越來越重要，節(jié)能成為注塑機電液系統(tǒng)的研究重點。

關鍵詞:注塑機;節(jié)能;變頻調(diào)速技術

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)09-0332-01

電動—液壓式注塑機是集液壓和電驅(qū)動于一體的新型注塑機，它融合了全液壓式注塑機的高性能和全電動式的節(jié)能優(yōu)點，這種電動-液壓相結(jié)合的復合式注塑機已成為注塑機技術發(fā)展方向。

1 變頻調(diào)速技術應用的特點

注塑機節(jié)能系統(tǒng)的核心技術是變頻調(diào)速技術。通覽目前市場上各式各樣的注塑機變頻節(jié)能器，通常具有如下技術特點:(1)過載能力強。過載能力多數(shù)可以達到為180%，1min，有的甚至達到200%，30s。高過載能力保證了注塑過程中在高壓射膠等重負載沖擊下，不跳脫，不影響生產(chǎn)連續(xù)進行，保證產(chǎn)品質(zhì)量。(2)防護等級較高，有的采用獨立風道全封閉設計，防塵、防腐蝕、環(huán)境適應能力強，使用壽命更長。(3)部分產(chǎn)品采用了流量和壓力雙信號控制，適用于各種復雜模件的生產(chǎn)。(4)體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡便。可以做到柜式和壁掛兩用。(5)市電/節(jié)電運行雙回路設計，確保系統(tǒng)無故障，不影響生產(chǎn)。(6)具有自動復位、掉電復位功能，保證生產(chǎn)連續(xù)及生產(chǎn)效率。

2 節(jié)能原理

注塑機的工藝過程一般分為鎖模、射膠、熔膠、保壓、冷卻、開模等幾個階段，各個階段需要不同的壓力和流量。傳統(tǒng)的注射機沒有對機器的驅(qū)動電機進行調(diào)整，即只要機器通電，電機就始終以額定轉(zhuǎn)速運行。由于電機與油泵同軸，油泵將以額定排量將油吸入液壓系統(tǒng)中，當系統(tǒng)需要的流量小于油泵所提供的流量時，多余的油將被回流，此過程稱為高壓節(jié)流。據(jù)統(tǒng)計由高壓節(jié)流造成的能量損失高達36%-68%。在注塑機的幾個動作階段中，只有鎖模、射膠、熔膠、開模三個階段是需要對控制對象實施速度控制的，保壓階段僅需要進行壓力控制。見下表:動作動作要求傳統(tǒng)機型實現(xiàn)手段鎖模合模動作盡可能快速動作，在模具到位時立即停止，防止撞模、卡模采用調(diào)節(jié)閥們，部分流量進入開合模油罐推動鎖模動作，其余流量分經(jīng)節(jié)流閥回流(回流部分能量為浪費的能量)

射膠勻速射出，速度精度高，射出量精確控制，射滿模腔后立即轉(zhuǎn)為壓力控制進入保壓過程采用調(diào)節(jié)閥門，部分流量進入射膠油缸推動射膠動作，其余流量經(jīng)節(jié)流閥回流(回流部分能量為浪費的能量)

保壓恒定壓力控制，確保產(chǎn)品成型密度一致控制高壓節(jié)流閥調(diào)節(jié)壓力，所有流量均經(jīng)節(jié)流閥回流(由于此時所需凈流量0，所有能量都浪費)

冷卻

熔膠射臺勻速移動，速度精確可控論采用調(diào)節(jié)閥門，部分流量進入射膠油缸推動射臺動作，其余流量經(jīng)節(jié)流閥回流(回流部分能量為浪費的能量)

開?？焖俅蜷_模具，動作快截到位采用調(diào)節(jié)閥門，部分流量進入開合模油缸推動開模動作，其余流量經(jīng)節(jié)流帆回流(回流部分能量為浪費的能量)

利用注塑機同步信號及電氣控制系統(tǒng)，根據(jù)注塑成型的工藝要求，將電液比例控制系統(tǒng)，模擬成負載跟蹤控制系統(tǒng)，使油泵電機的轉(zhuǎn)速與注塑機工作所需液壓的流量與壓力乘積成正比，將傳統(tǒng)的定量泵改造成變頻變量泵，從而使溢流閥的回油流量降到最小，無高壓節(jié)流能量損失，進而將傳統(tǒng)有高壓節(jié)流的“耗能型”注塑機升級為無高壓節(jié)流的“節(jié)能型”注塑機。注塑機采用變頻節(jié)能技術后，可以達到的效果: 減輕開、鎖模沖擊，延長機械和模具使用壽命;延長油路系統(tǒng)(密封組件等)使用壽命，減少維修次數(shù)、節(jié)省維護費用;降低噪音、改善工作環(huán)境;系統(tǒng)油溫大幅降低，冷卻用水量可節(jié)省30%以上;對電機具有過壓、過流、缺相等多種保護;注塑機原有的控制方式及油路不變。

3 節(jié)能改造的幾點技術問題

3.1 電機高頻噪聲較市電時尖銳

由于變頻器輸出電壓是由許多脈沖列組成，存在著高次諧波，使電機運行時轉(zhuǎn)速不同時會發(fā)出不同響度且稍尖銳的聲音，這是正?，F(xiàn)象，并可以通過降低變頻載波頻率來降低尖嘯聲。3.2 電機溫度略高于市電運行時的溫度

由于輸出諧波的存在，增加了電機的銅損和鐵損，因此，電機在變頻節(jié)電運行時的溫度要稍高于市電運行時的溫度。同時，在中低速運轉(zhuǎn)階段，電機冷卻風扇轉(zhuǎn)速下降，散熱能力降低，溫升可能上升5-8℃左右。由于普通油泵電機絕緣等級均在b級或f級以上，故電機溫升仍在允許的范圍內(nèi)，不會影響電機的使用和壽命。

3.3 對注塑機的正常運行產(chǎn)生干擾

變頻裝置產(chǎn)生的諧波對注塑機的一些控制回路會有一定干擾，影響注塑機的正常動作，特別是一些制造工藝粗糙、諧波含量大的變頻器用在工藝不穩(wěn)定的注塑機表現(xiàn)的更明顯，這就需要我們在現(xiàn)場采取一些對策解決干擾問題。

3.4 影響注塑生產(chǎn)的效率

變頻節(jié)能器在控制油泵電機速度的過程中存在著一定的加減速時間，相比原來的電磁閥開通速度有一定的滯后，導致單位加工周期延長，生產(chǎn)效率受到一定影響，如果變頻節(jié)能器能夠采用流量和壓力兩路信號控制，同時根據(jù)情況修改部分注塑機參數(shù)，就能夠較好地解決這個問題。

4 結(jié)語

用變頻器改造注塑機是生產(chǎn)的要求、技術發(fā)展的必然趨勢。在應用變頻器的過程中，應進一步改進，以控制流量和壓力，使注塑機的控制性能更加完善，不僅大量節(jié)約電能，而且不影響，甚至提高注塑機的生產(chǎn)效率。

參考文獻

[1]金波，寧德勝，許明，翁振濤.注塑機控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].液壓氣動與密封，2006.